660MW超超临界机组汽动给水泵优化控制

660MW机组小机优化控制摘要：介绍我厂660MW超超临界机组给水泵汽轮机的投产以来存在的问题，通过对其优化，提高了汽动给水泵运行的安全性。关键词：给水泵汽轮机；可靠性；逻辑修改；优化措施0前言随着我国经济快速发展，电力行业也正以前所未有的速度迅速发展，尤其是技术成熟的660MW以上等级汽轮机组越来越多地在全国各个电网得到建设，对于660MW超超临界机组，由于其自身的一些特点，直流炉的受热区蒸发区、与过热区之间无固定的界限，给水经加热、蒸发、变成过热蒸汽是一次性完成的，对于采用单台汽泵配置的给水系统，汽动给水泵的安全可靠显得尤为重要。，1概述我厂660MW机组给水系统按最大运行流量即锅炉最大连续蒸发量（BMCR）工况时相对应的给水量进行设计。系统设置一台100％容量的汽动给水泵。取消电动启动给水泵。机组启动期间，由老厂冷再热蒸汽向给水泵汽轮机供汽来驱动给水泵汽轮机。系统设三台全容量、单列、卧式、双流程高压加热器,三台高加给水采用大旁路系统。给水泵出口设有最小流量再循环系统并配有相应的控制阀门等，以确保在机组启动或低负荷工况流经泵的流量大于其允许的最小流量，保证泵的运行安全。再循环管道单独接至除氧器水箱。给水总管上装设30%容量旁路调节阀，满足机组启动及低负荷运行，机组正常运行时，给水流量由控制给水泵汽轮机的转速进行调节。给水系统还为锅炉过热器的减温器、事故情况下的再热器减温器、汽轮机的高压旁路减温器提供减温喷水。锅炉再热器减温喷水从给水泵的中间抽头引出；过热器减温喷水从省煤器进口前引出。汽机高压旁路减温水从给水泵的出口母管中引出。1.1给水泵组设备规范1.1.1给水泵汽轮机规范名称单位数值型式单缸、纯冷凝、双分流、下排汽、外切换、反动式型号WK63/71制造厂杭州汽轮机股份有限公司转速变化范围（rpm）r/min2800～5500危急保安器动作转速r/min5600转向（从给水泵汽轮机向给水泵看）逆时针（与给水泵一致）给水泵汽轮机允许最高背压值KPa（a）40冷态启动从空负荷到满负荷所需时间min60给水泵汽轮机叶片级数及末级叶片有关数据：转子级2×12末级叶片长度mm303末级叶片环形面积cm211290轴承前轴承二油叶2K08轴径名称单位数值280mm后轴承二油叶2K08轴径280mm推力轴承金氏伯雷面积/瓦块数356.14mm2/6电动盘车转速r/min100性能正常轴功率KW20434正常转速r/min5234正常进汽参数MPa(a)/℃1.18/382.4正常排汽压力MPa(a)0.0066正常蒸汽流量t/h95.6最大轴功率KW26000最大转速r/min5500最大进汽参数MPa(a)/℃1.5/410汽源切换点≤30%主机THA负荷运行方式:变参数、变功率、变转速1.1.2汽动给水泵规范（热态工况数据）序号参数名称单位运行工况额定工况点最大工况点单泵最小点1进水温度℃186.6190.6186.62进水压力MPa2.382.512.653入口流量t/h1864.1852157.4774654扬程m3446.93557.13869.25转速rpm5243550052436进口法兰处需要吸入净正压头(NPSHa)m140.0143.2155.37泵的效率%86.085.846.18必须汽蚀余量0%m74.5111.564.49抽头流量t/h909010抽头压力MPa13.213.611轴功率（含抽头功率）kW19733237221324312出口压力MPa32.12233.03637.113设计水温℃21014泵体设计压力/试验压力MPa42/63.015关闭压头m3885.74276.93885.716制动功率kW12050137501205017正常轴振（双振幅值）mm0.0418轴振报警值mm0.07519重量kg27,00020旋转方向逆时针（从给水泵汽轮机向给水泵方向看）序号参数名称单位运行工况额定工况点最大工况点单泵最小点21轴承形式滑动＋可倾斜瓦22驱动方式小汽机23泵型号/生产厂家16×16×18E-5StgHDB/株式会社荏原制作所给水系统图2汽动给水泵组设计及逻辑方面存在的问题由于汽动给水泵设计存在的问题，在#7机组经历一年多的商业运行后，发现以下问题严重影响汽泵的安全可靠性：2.1除氧器水位保护信号为假三取二，三个水位变送器共一根取样管，一旦取样管堵塞或泄漏，直接造成三个水位信号同时突变，容易造成保护误动。2013年4月17日消缺，因误关除氧器水位变送器正压侧一次门造成除氧器三个水位变送器显示为0，汽泵跳闸。2.2汽泵入口流量保护信号为假三取二，三个流量变送器共一根取样管，一旦取样管堵塞或泄漏，直接造成三个入口流量信号同时突变，容易造成保护误动。2013年11月12日20：58分#7机负荷350MW，因汽泵入口流量计信号管局部堵塞，流量显示瞬间至580T/H，致汽泵再循环突开，给水流量瞬间突降，最大偏离设定值230T/H，险些因汽泵入口流量低于500T/H造成汽泵跳闸，或给水流量低于450T/H致锅炉MFT动作。2.3两台小机真空泵汽水分离器采用凝杂水补水，通过一个总门后分别经过每台真空泵的电磁阀和旁路阀进行补水，在机组正常进行过程中，如果某一台真空泵汽水分离器需要隔离时，必须切断两台真空泵的凝结水杂用水，为此机组运行中，无法将某一真空泵隔离出来，影响真空泵运行可靠性，从而危险汽泵的安全运行。2.4以下任一条件满足，汽动给水泵跳闸：a、汽轮机前径向轴振动过大；b、汽轮机后径向轴振动过大；c、给水泵前径向轴承振动过大；d、给水泵后径向轴承振动过大。因保护选取的任一轴承振动高二值，保护动作，若有任一测点故障，容易造成保护误动。2.5小机A凝泵为变频控制，小机B凝泵为工频控制，正常情况下此种配置没问题，由于小机A凝泵变频器因内部过热，工作不可靠，自168试运至今多次跳闸，因工频运行小机凝汽器水位难以控制，2013年2月10日，小机A凝泵外置风扇故障，小机A凝泵跳闸，因小机凝泵再循环故障，小机B凝泵工频运行，小机凝汽器水位难以控制，靠人员就地手动调整凝泵再循环手动门控制小机凝汽器水位，大大地增加了运行人员的劳动强度，同时降低了小汽机运行的安全性。2.6小机配置两台真空泵，当一台真空泵检修时，无备用真空泵，大大降低了汽泵组运行可靠性。2.7高负荷下小机真空偏低，汽泵转速高，经常发负荷闭锁增报警。2.8由于江西地区峰谷差较大，晚峰后负荷经常低于300MW，按规程规定，负荷280MW以下需开汽泵再循环调整门，因运行经验不足，频繁操作汽泵再循环调整门，致汽泵再循环内漏，经常关不至零位，最大漏流达200T/H以上，严重影响汽泵运行经济性，此外，因再循环漏流，高负荷下汽泵转速偏高，甚至出现不能满足满负荷要求，制约机组带负荷，亦因转速高威胁汽泵组安全运行。2.9小机排气压力三个信号共一根取样管，一旦取样管堵塞，容易造成小机保护误动。3优化措施针对上述存在的问题，在逻辑及安装上进行优化3.1除氧器水位2/3取样管改为独立取样，其中水位3正压侧平衡容器采用除氧器东侧原就地压力信号取样口连接，原就地压力表取消。变送器负压侧从除氧器液位开关水侧取样口引入并加装一次门，从而使除氧器水位变送器实现3取2保护独立取样。3.2汽泵入口流量变送器新增一路取样管，其中2/3共一根取样管，流量变送器1单独一根取样管，虽然还未达到真正的三取二，但较原先设计的取样可靠性有较大提高，此外，每次停机都安排检修人员对取样管进行排污，运行人员加强对汽泵入口流量与出口流量数据对比，发现有偏差及时做好安全措施，进行排污、冲洗。为防止汽泵入口流量取样管堵塞至汽泵再循环强开，将再循环开启条件进行修改，原先逻辑：汽泵入口流量低于600T/H，强开汽泵再循环。修改为：汽泵入口流量低于600T/H，开启汽泵再循环至55%。防止因汽泵入口流量信号显示异常致再循环全开，影响给水流量低MFT动作，并保证最大限度对给水的影响，防止受热面超温爆管。3.3小机A、B真空泵汽水分离器补水管道加装隔离门小机A、B真空泵汽水分离器补水采用凝结水杂用水，通过一个总门后分别经过每台真空泵的电磁阀和旁路阀进行补水，在机组正常进行过程中，如果某一台真空泵汽水分离器需要隔离时，必须切断两台真空泵的凝结水杂用水，为此机组运行中，无法将某一真空泵隔离出来。在各台真空泵的汽水分离器补水管道前加装补水隔离门，这样即可将单台真空泵隔离出系统，以便机组运行阶段进行正常设备维修。小机真空泵汽水分离器补水原系统：真空泵A分离器真空泵B分离器改造后小机真空泵汽水分离器补水系统：F1F2说明：图为F1、F2、F3为新加阀门，为DN20,PN25截止阀。F1为小机真空泵A汽水分离器补水隔离门，F2为小机真空泵B汽水分离器补水隔离门，F3为小机真空泵C汽水分离器补水隔离门，运行中F1、F2、F3为常开门。3.4修改小机振动跳机保护逻辑为防止振动信号异常造成小机跳闸保护误动，具体修改如下：3.4.1汽轮机前径向轴振动过大，修改为：小机前径向轴承振动高II值且后径向轴承同方向轴承振动高I值跳闸。3.4.2汽轮机后径向轴振动过大，修改为：小机后径向轴承振动高II值且前径向轴承同方向轴承振动高I值跳闸）3.4.3给水泵前径向轴承振动过大，修改为：给水泵前径向轴承振动高II值且后径向轴承同方向轴承振动高I值跳闸）3.4.4给水泵后径向轴承振动过大，修改为：给水泵后径向轴承振动高II值且前径向轴承同方向轴承振动高I值跳闸）经过逻辑修改，大大降低了保护误动的可能，例如2014年3月10日，小机前轴承振动突变，最大至14丝，就地振动不超过2丝，因逻辑修改，成功地避免了一次小机跳闸致机组跳闸的事例，提高的设备可靠性3.5小机B凝泵由工频改为变频小机B凝泵变频器改造前系统图小机B凝泵变频器改造后系统图当A泵变频器出现故障时，B泵工频运行。为保证#7机组安全经济可靠运行，对小真空泵A分离器真空泵B分离器机凝泵B进行变频改造。改造后，小机凝泵B取消工频，只采用变频方式运行。小机凝泵A保持原工频及变频运行方式，正常情况下A、B泵变频互为备用。3.6小机与主机真空系统连通#7机小机只有2台真空泵，如一台故障，就没有备用泵，给机组运行带来隐患。而主机有3台真空泵，系统相对可靠，利用1月份停机的机会，将小机真空系统与主机真空系统连通（接口阀门已安装好，当小机一台真空泵故障时，可以用主机真空泵作备用，也可以连通运行。（目前中间管路还示连通，两侧管道接出了阀门。图中红色为接出阀门，现处关闭状态。）3.7针对高负荷下，小机真空偏低，汽泵转速高，主要采取以下措施：3.7.1高负荷下（通常在600MW以上）将主汽压力设置负偏差，一方面减少主机调门节流损失，另一方面降低主汽压力，减小汽泵克服的阻力。3.7.2关小主机凝汽器循环水进水门，一般单台循泵运行，进水门控制在50—55%开度，双循泵运行进水门控制在60--65%开度（防止循环水母管超压），经过关小主机凝汽器进水门，对主机凝汽器真空几乎无影响，而小机凝汽器真空上升较明显。单台循泵可上升0.5Kpa（双循泵运行未进行试验）。小机凝汽器主机B凝汽器主机A凝汽器小机真空泵主机真空泵增启循泵对提高小机真空较明显，上图是5月4日590MW负荷下增启循泵参数趋势图。负荷MW590590真空Kpa92.6394.28小机转速rpm49114850用汽T/H92.7893.7.3因汽泵选型情况，汽泵裕度不大，原先汽泵转速至5200rpm发负荷闭锁增报警，夏季满足不了满负荷要求，经专业讨论逐步将转速放开至5400rpm。3.8汽泵再循环内漏2013年8月分小修后，更换新的再循环调整门，经过计算分析，在260MW负荷下，汽泵入口流量750T/H左右，此工况下不开再循环不会造成汽泵汽蚀，专业规定负荷低于258MW开启汽泵再循环调整门，并规定最低开度为55%，以减少对门芯的冲刷，自去年八月份至今，未因负荷低于258MW开启汽泵再循环调整门，再循环漏流几乎为零。时间8.199.2负荷MW660660再循